仿生智能纳米界面材料研究
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2.3 水黾：池塘中的溜冰者
20um
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200nm
2.3 水黾：how to walk on the water？ 清华大学张希： 利用LBL自组装技术制备超疏水性漂浮 状金纳米线
Combining a layer-by-layer assembling technique with electrochemical deposition of gold aggregates to mimic the legs of water striders
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制备过程：
SAM
LBL? ECD
SAM
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超疏水金纳米线
Shapes of the gold threads floating on the water’s surface. The diameter is 0.5mm after superhydrophobic modification (a) and before superhydrophobic modification (b). The diameter is 0.8mm after superhydrophobic modification (c). The scale of these images is 1:28
蜘蛛侠： a spider-man toy clinging with Geim等报道制备了一种 one of its hands to a 干燥的、非粘性的粘合 horizontal glass plate. 剂—“壁虎带”， 依靠的是两个物体接触 its hand covered with the 时表面产生的分子引 microfabricated gecko tape, 力—范德华力。
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4. 前景展望
电化学沉积： 在水溶液中 在非水溶液中 离子液体、熔融盐、有机溶液
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4. 前景展望
仿生材料的重要科学意义在于：
1. 2.
3.
将认识自然、模仿自然、超越自然有机结合， 将结构及功能的协同互补有机结合， 为科学技术创新提供了新思路、新理论和新方法， 是知识创新的源泉。
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二元协同纳米界面材料
（江雷）即具有互补性质的纳米结构。
在某些同等条件的作用下，这种特殊表 面可能展现出意想不到的性质，这些性 质往往具有很大的应用以及理论研究价 值。
22黑 色 的 眼 睛源自 寻 找 光 明23
以前，科学家们一直认为，水黾是依靠表面曲率所产生的波纹的表面张 力来支撑身体，并利用身体中间那对疏水的腿，像桨一样来推进它们的 运动。但是美国麻省理工学院的bush教授研究小组使用尖端跟踪装置和 高速视频照相机，捕捉到不同昆虫在水面上行走的过程，揭示了昆虫在 水面行走的原因，是利用其三对多毛的长足，在水中制造出螺旋状的漩 涡，借助漩涡的推动力快速向前行走。他们还指出，尽管的确产生了细 微的波纹，但他们并不是最主要的推动力。2004年江雷研究小组的研究 结果从根本上揭示了水黾在水上稳定站立并可以快速行走这一神奇的自 然奥秘，他们认为，水黾的这种优异的水上特性，是利用其腿部特殊的 微米与纳米相结合的结构效应来实现的。在高倍显微镜下观察发现，水 黾腿部有数千根按同一方向排列的多层微米尺寸的刚毛，人的头发的直 径大约在80~100um之间，而水黾的刚毛的直径不足3um。这些刚毛表面 形成螺旋状的纳米沟槽结构，吸附在沟槽中的气泡形成气垫，从而让水 黾能够在水面上自由地穿梭飞行，却不会将腿弄湿，宏观上表现出水黾 腿的超疏水特性，水黾的多毛腿一次能够在水面上划出4mm长的波纹， 研究者还发现，水黾的腿能排开300倍于其身体体积的水量，这就是这种 昆虫非凡浮力的原因，就是这种浮力让水黾的一条腿能在水面上支撑起 15倍于身体的重量，正是这种超强的负载能力使得水黾在水面上行动自 如，即使在狂风暴雨和急速流动的水流中也不会沉没。研究者认为，这 一发现可用于新兴防水纺织品的生产，但更重要的意义，也许在于这一 发现有助于设计出新型水上交通工具。
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3.1 via-like structures
Figure 2. (a) Schematic illustration of the steps for fabrication of via-like structures: formation of vias on the lines. (b) Plan view SEM image of silver squares formed on silver lines. The inset shows an AFM image of the same structure.
表面织构化
主要内容：
1.
2.
3. 4.
表面织构 自然界特殊表面及仿生制备 电化学沉积 前景展望
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1. 表面织构：
表面织构（Surface texture） 是指在表面通过一定的加工技术加工出 具有一定尺寸和排列的凹坑、凹痕、凸 包或微小沟槽等图案的点阵。
表面织构化包括: 仿生特种功能表面 和 图案化微结构
3
2.自然界特殊表面及仿生制备
生物体中特殊的微米结构、纳米结构可 赋予其特殊的表面性能。 例如：荷叶、水黾、壁虎、鲨鱼……
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2.1 荷叶：出淤泥而不染
微米与 纳米结 构相复 合的阶 层结构
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2.1 荷叶：出淤泥而不染
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2.2 壁虎：壁虎漫步，又酷又浪漫
SEM图像
7
2.2 壁虎：how to walk on the wall?
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1.3 水黾：how to walk on the water？
水黾是一种常见的生活在池塘、河流和湿地的小型水 生昆虫，伸长大约1cm，它有6条细长的腿，足上有纤 毛，可在水黾滑行。水黾被誉为“池塘中的溜冰者”， 因为它不仅能在水面上行走，而且还会像溜冰运动员 一样在水面上优雅地滑行，却不会划破水面浸湿腿脚。 水黾为何能够毫不费力地站在水面上，并能快速地移 动和跳跃？
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2.4 鲨鱼：海洋中游泳的佼佼者
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How to swim in the water?
“鲨鱼皮”泳衣 飞机涂层
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3. 电化学沉积
通过以上几个例子我们可以看出，通过 对生物表面的结构仿生,构建规整的表面 图案，可以实现结构与性能的完美统一。
其中的一种制备方法： 电化学法：（自下而上）
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电沉积在复杂结构中的应用：
Fabrication of Complex Architectures Using Electrodeposition into Patterned Self-Assembled Monolayers
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3.0
Schematic illustration of electrochemical deposition onto a SAM-modified surface
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首先，我们还是从荷叶谈起，看下面这 幅图，当我们把它的表面破坏以后…… 它的疏水功能就不再存在了，是不是我 们就可以用这种方式在上面写字，或者 其它~~ 但是，他的疏水表面又怎么用呢？
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3.2 Arrays of Single-Crystal Islands
Figure 3. (a) Plan view optical microscope image of the PDMS stamp with a grid pattern of 200 nm wide lines.
(b) Plan view SEM image of silver islands deposited on silver with 1um *1 um SAMfree squares separated by 200 nm SAM-modified lines.
仿生智能纳米界面材料研究资料
4. 前景展望
电化学沉积： 在水溶液中 在非水溶液中 离子液体、熔融盐、有机溶液
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4. 前景展望
仿生材料的重要科学意义在于：
1. 将认识自然、模仿自然、超越自然有机结合， 2. 将结构及功能的协同互补有机结合， 3. 为科学技术创新提供了新思路、新理论和新方法，
是知识创新的源泉。
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二元协同纳米界面材料
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3.2 Arrays of Single-Crystal Islands
Figure 3. (a) Plan view optical microscope image of the PDMS stamp with a grid pattern of 200 nm wide lines.
(b) Plan view SEM image of silver islands deposited on silver with 1um *1 um SAMfree squares separated by 200 nm SAM-modified lines.
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制备过程：
SAM
SAMECD11Fra bibliotekLBL?
超疏水金纳米线
Shapes of the gold threads floating on the water’s surface. The diameter is 0.5mm after superhydrophobic modification (a) and before superhydrophobic modification (b). The diameter is 0.8mm after superhydrophobic modification (c). The scale of these images is 1:28
仿生智能纳米界面材料研究资料
仿生智能纳米界面材料研究资料仿生智能纳米界面材料是一种结合仿生学与纳米科技的前沿研究领域，旨在开发具有类似生物界面的智能材料，能够模拟生物界面的高度自适应性、敏感性和可控性。
这种材料可以广泛应用于生物医学、电子器件、能源储存等领域，具有巨大的商业潜力。
下面将介绍仿生智能纳米界面材料的研究进展和应用前景。
1.研究进展仿生智能纳米界面材料的研究涉及多个方面，包括材料设计、合成方法和性能优化等。
一种常见的仿生智能纳米界面材料是基于聚合物的材料。
通过调控聚合物的结构和功能单元的组合以及纳米纤维的组装方式，可以制备出具有响应性和调控性能的纳米界面材料。
例如，可以通过改变聚合物的交联程度和含水量来实现材料的收缩和膨胀，并通过调节纳米纤维的排列方式和密度来改变材料的表面形态和力学性能。
另一类常见的仿生智能纳米界面材料是基于生物分子的材料。
例如，可以利用DNA、蛋白质等生物分子的特殊功能来实现材料的响应性和调控性能。
通过改变DNA的序列和结构，可以实现材料的自组装和分子识别等功能。
同时，利用蛋白质的结构和功能，可以制备出具有储能、传感和传导等特殊功能的智能材料。
2.应用前景仿生智能纳米界面材料具有广泛的应用前景。
在生物医学领域，这种材料可以用于制备仿生组织和器官，如人工皮肤和人工血管，用于替代病变或损伤的组织。
此外，还可以用于药物递送系统，通过材料的响应性和调控性能来实现药物的控制释放。
在电子器件领域，仿生智能纳米界面材料可以应用于传感器、电池和超级电容器等领域，用于提高电子器件的性能和可持续性。
在能源储存领域，这种材料可以用于储能装置，如超级电容器和锂离子电池，提高能量密度和循环寿命。
总的来说，仿生智能纳米界面材料是一种具有广泛应用潜力的前沿材料。
随着材料设计、合成方法和性能优化的不断发展，这种材料在生物医学、电子器件和能源储存等领域的应用前景将会更加广阔。
同时，对于仿生智能纳米界面材料的研究和应用也将推动纳米科技和生物技术的发展，促进科学研究和产业创新。
仿生智能材料
微米-纳米的分级复合 结构
仿生智能材料
2.1 自然界的几种生物体的表面
性能及其仿生纳米界面材料
在荷叶表面微米结构的乳突上还存在纳米结构， 这种微米结构与纳米结构相结合的阶层结构是引 起表面超疏水的根本原因，而且，如此所产生的 超疏水表面具有较大的接触角及较小的滚动角。 另外，在荷叶的下一层表面同样可以发现纳米结 构，它可以有效的阻止荷叶的下层被润湿。
2.1 自然界的几种生物体的表面
性能及其仿生纳米界面材料
2.1.1 植物叶表面的自清洁性
1、粗糙结构—荷叶效应
仿生智能材料
2.1 自然界的几种生物体的表面
性能及其仿生纳米界面材料
• 荷叶粗糙表面上有微米结 构的乳突，平均直径为59um，单个乳突又是由平 均直径约为124.3nm的纳 米结构分支组成，乳突之 间的表面同样存在纳米结 构。
动态色： 指那些可随周围环境及条件变化的颜色 变色龙、乌贼、章鱼等具有动态色
类水稻叶表面碳纳米管薄膜
仿生智能材料
2.1 自然界的几种生物体的表面
性能及其仿生纳米界面材料
•2.1.2昆虫翅膀表面的自清洁性
蝴蝶翅膀由微米尺寸的鳞片交叠 覆盖，每一个鳞片上分布有排列 整齐的纳米条带结构，每条带由 倾斜的周期性片层仿堆生智积能材而料成。
2.1 自然界的几种生物体的表面
性能及其仿生纳米界面材料
壁虎的每只脚底 长着大约50万根 极细的刚毛（长 100um)，刚毛末 端又有约400— 1000根更细小的 分支。
仿生智能材料
微米级阵列刚毛 单根刚毛 单根刚毛末端的放大
2.1 自然界的几种生物体的表面
性能及其仿生纳米界面材料
壁虎的脚底与物体表面之间的黏附力来自于 刚毛与物体表面分子之间的“范德华力”的累积（范 德华力是中性分子彼此距离很接近时，产生的一 种微弱的电磁引力）。
智能纳米材料的研究与应用
智能纳米材料的研究与应用随着科技的不断发展和进步，人类生活的质量也不断提高，科技的应用已经渗透到了我们的生活的方方面面。
其中，智能纳米材料的研究和应用受到了越来越多的关注。
本文将探讨智能纳米材料的定义、种类、研究现状和应用前景等相关问题。
一、智能纳米材料的定义智能纳米材料是指那些在经过一系列加工后，能够发挥出特殊性能和结构的纳米材料，通常是由纳米颗粒、纳米结构或具有纳米结构及功能的组成的有机或无机聚合物等构成。
智能材料是指那些能够感知外界环境及其改变，在不需要外部干预的前提下，产生特定作用和特殊性能的一类材料。
智能纳米材料就是将智能材料的特性与纳米科技结合起来，形成的一种能够感知并响应外部环境的材料。
二、智能纳米材料的种类目前，已经研发成功的智能纳米材料主要包括有机智能纳米材料和无机智能纳米材料两个大类。
其中，有机智能材料主要是指含有机物的材料，如高分子聚合物、碳纳米管等，可以通过引入可反应的基团来调节材料的物理化学性质或加工由环境刺激所致的响应行为。
例如，聚氨酯材料可以在环境温度变化下，发生相变，从而对周围环境进行响应。
另外，高分子材料可以通过改变电场或磁场，改变其光学和电学性质。
而无机智能材料，主要是指锂离子电池、Fe2O3光催化剂、纳米催化剂等，这些材料的特殊性质主要体现在其具有特殊的敏感性能和响应特性。
例如，功能化的纳米二氧化钛可通过光催化反应，将二氧化碳分解并转化为高能物质，实现太阳能转化。
三、智能纳米材料的研究现状目前，智能纳米材料已经成为了纳米材料研究的热点，吸引了众多科学家和学者的关注。
科学家们通过多种方法制备和研究智能纳米材料，掌握了许多有关纳米材料的信息。
例如，可以通过化学还原、微乳化、化学气相沉积等方法来制备有机纳米材料，利用制备出的智能纳米材料来实现荧光探针、光控反应、药物传递等应用。
而无机智能材料的开发则是从利用普通纳米材料开始，对其进行功能化改性，从而实现智能响应的品种。
专题-仿生智能纳米界面材料课件 (二)
专题-仿生智能纳米界面材料课件 (二)
- 仿生智能纳米界面材料的定义
- 仿生智能纳米界面材料的特点
- 仿生智能纳米界面材料的应用
- 仿生智能纳米界面材料的未来发展
1. 仿生智能纳米界面材料的定义
仿生智能纳米界面材料是一种新型材料，它将仿生学、智能材料和纳
米技术相结合，利用生物学的原理和智能材料的特性，通过纳米技术
的手段制造出具有生物特性和智能特性的材料。
2. 仿生智能纳米界面材料的特点
- 生物特性：仿生智能纳米界面材料具有生物特性，可以模仿生物体
表面的结构和功能，如自清洁、抗菌、防污、防水等。
- 智能特性：仿生智能纳米界面材料具有智能特性，可以根据外界环
境和刺激做出响应，如温度、湿度、光线等。
- 纳米特性：仿生智能纳米界面材料具有纳米级别的结构和特性，具
有高比表面积、高反应活性和高度可控性等特点。
3. 仿生智能纳米界面材料的应用
- 生物医学领域：仿生智能纳米界面材料可以用于制造人工心脏瓣膜、人工血管和人工骨骼等医疗器械。
- 环境保护领域：仿生智能纳米界面材料可以用于制造自清洁、抗菌、防污、防水等环保材料。
- 能源领域：仿生智能纳米界面材料可以用于制造太阳能电池、燃料
电池等新型能源材料。
- 电子信息领域：仿生智能纳米界面材料可以用于制造柔性电子、智
能传感器、纳米电子器件等电子信息材料。
4. 仿生智能纳米界面材料的未来发展
随着纳米技术和生物技术的不断发展，仿生智能纳米界面材料的应用
领域将会越来越广泛。
未来，仿生智能纳米界面材料将会更加智能化、可控化和高效化，为人类创造更多的科技奇迹。
纳米仿生材料
纳米仿生材料
纳米仿生材料是指通过模仿生物体内部结构和功能原理，利用纳米技术制备的
材料。
这种材料具有许多优异的性能，如高强度、高韧性、高导电性、高热传导性等，因此在材料科学领域备受关注。
首先，纳米仿生材料具有优异的力学性能。
由于其结构和生物体内部的结构相似，纳米仿生材料能够模拟生物体的结构优势，例如骨骼结构和贝壳结构，从而具有高强度和高韧性。
这种材料不仅可以用于制备轻质高强度的结构材料，还可以应用于生物医学领域，如人工骨骼和人工关节等。
其次，纳米仿生材料具有良好的导电性和热传导性。
由于纳米材料具有高比表
面积和量子尺寸效应，使得纳米仿生材料具有优异的电子传输性能和热传导性能。
这种特性使得纳米仿生材料在电子器件、传感器、热管理材料等领域有着广泛的应用前景。
此外，纳米仿生材料还具有优异的光学性能。
通过模仿生物体内部的光学结构，纳米仿生材料能够实现光子晶体、光子带隙材料等新型光学材料的制备，这些材料在光电子器件、光学传感器等领域有着重要的应用价值。
总的来说，纳米仿生材料以其优异的性能和广泛的应用前景，成为材料科学领
域的研究热点之一。
未来，随着纳米技术的不断发展和进步，纳米仿生材料将会在能源、环境、生物医学等领域发挥更加重要的作用，为人类社会的发展和进步做出贡献。
仿生智能纳米界面材料
仿生智能纳米界面材料仿生智能纳米界面材料是一种新型的材料，它结合了仿生学和纳米技术的优势，具有智能响应、高效传感和可控制的特点，被广泛应用于生物医学、环境监测、智能传感器等领域。
本文将介绍仿生智能纳米界面材料的特点、应用和发展前景。
首先，仿生智能纳米界面材料具有智能响应的特点。
它可以对外部环境的变化做出及时、准确的响应，例如温度、湿度、压力等因素的变化。
这种智能响应的特点使得仿生智能纳米界面材料在医学领域有着广泛的应用，可以用于制备智能药物释放系统、智能医疗器械等，为医疗诊断和治疗提供了新的可能性。
其次，仿生智能纳米界面材料具有高效传感的特点。
它可以对微小的信号进行高灵敏度的检测和传递，具有优异的传感性能。
这种高效传感的特点使得仿生智能纳米界面材料在环境监测领域有着广泛的应用，可以用于检测空气中的有害气体、水中的重金属离子等，为环境保护和监测提供了新的手段。
此外，仿生智能纳米界面材料具有可控制的特点。
它可以通过外部刺激或控制实现特定功能，具有可控制性。
这种可控制的特点使得仿生智能纳米界面材料在智能传感器领域有着广泛的应用，可以用于制备智能化的传感器系统，实现对特定信号的高效检测和传递。
在未来，随着科学技术的不断发展和进步，仿生智能纳米界面材料将会有更广阔的应用前景。
它将会在生物医学、环境监测、智能传感器等领域发挥越来越重要的作用，为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
综上所述，仿生智能纳米界面材料具有智能响应、高效传感和可控制的特点，被广泛应用于生物医学、环境监测、智能传感器等领域，具有广阔的应用前景。
相信随着科学技术的不断进步，仿生智能纳米界面材料将会为人类社会的发展和进步带来更多的惊喜和可能性。
纳米材料的仿生学设计与应用研究进展
纳米材料的仿生学设计与应用研究进展近年来，纳米科技的飞速发展，为各个领域带来了极大的创新和进步。
仿生学是一门研究借鉴自然界生物体结构和功能，设计和制造具有相似或类似功能的人工材料和系统的学科。
纳米材料的仿生学设计与应用结合，为科学家和工程师提供了许多创新的思路和方法。
纳米材料是在尺寸为纳米级别的范围内制造的材料，具有独特的物理、化学和生物特性。
通过仿生学的设计原则，科学家和工程师可以基于生物体的结构和功能，设计和制造出具有高度特异性和效率的纳米材料。
以下是纳米材料的仿生学设计与应用研究的一些进展：1. 生物仿真：科学家通过仿生学的方法，研究和制造可用于仿真生物体功能的纳米材料。
例如，通过模拟植物叶片的微纹理，可以设计出具有自洁功能的纳米材料。
这种纳米材料能够在水滴接触到表面时排除污垢和液体，使其具有自洁能力。
2. 智能传感：纳米材料的仿生学设计在智能传感领域也有广泛的应用。
科学家们利用仿生学的原理，设计纳米材料用于检测和感知环境中的各种物质和条件。
例如，将仿生学设计的纳米材料与生物分子结合，可以制造出高灵敏度的生化传感器，用于检测疾病标志物或环境中的污染物。
3. 能量收集与转换：纳米材料的仿生学设计在能源领域也有广泛的应用前景。
科学家们通过仿生学的方法，设计和制造出高效的光伏材料和催化剂，用于太阳能的收集和转换。
此外，仿生学设计的纳米材料还可以模拟光合作用等生物过程，实现高效能源的转化。
4. 药物传输和治疗：纳米材料的仿生学设计在医学领域也有广泛的应用前景。
科学家们通过仿生学的设计原理，制造出具有控释功能的纳米药物载体。
这些纳米材料可以通过调整其表面性质和纳米结构，实现药物的精确控制释放和靶向传递，提高药物的疗效和减轻副作用。
5. 其他应用领域：纳米材料的仿生学设计还有许多其他应用领域。
例如，科学家们利用仿生学的原理，设计出具有高效吸附和分离功能的纳米材料，用于环境污染治理和水处理。
此外，在材料领域，纳米材料的仿生学设计也可以用于制造高强度和轻质的结构材料。
从自然中来——仿生智能多尺度界面材料的设计与制备思想
米专 项的 热点之 一 。 的根本 思路 就 它
等 奖项。
从 自然 中来
— —
仿 生智能多尺度界面材料的设计与制备思想
■ 文 ／ 雷 江
中国科学院化 学研 究所
一
，
设计思想
仿 生 智 能 多尺 度 界 面 材 料 是 纳
常优 秀的 绘画 作品就 跟照 片一 样 ； 而
从 诺 贝尔化学 奖的 角度来 看 ， 通
中国 的水 墨画讲 究 的是神 似 ， 然寥 虽
而 水珠 可 以在 纺锤 形 的结 构上 ， 从细 的位置 向粗 的位置 运 动 ； 而更 进 一步 观 察发 现 ， 锤结 上 面还 具有 纳 米丝 纺 排 列 。 际上 ， 个 原 理 就 是 像 荷 叶 实 这
和水 稻 的微 纳米 结 构 ， 个 是 有序 排 一
能分 布 和空 间构 型 ， 这就 是 水滴 可 以
单一 的绿 色 荧 光 扩 展 到全 色 ， ３ ＂ 这 ４ 人就 分 别 处 于 发 现 、 明和 创 造 ３ 发 ＂ ４ 不同 的境界 。 由此可 以推 断 ， ～般 的科 学 发展都会 经历从 自然的必然 王 国到
列 ， 个是 无序 的， 一 同样 的物质通 过无
序 的排 列 ， 会形成一 个表面 能差 。 水滴 沿着蜘蛛 丝线 的方 向具有 周期 的表 面
在 蜘 蛛 丝上 稳定 存在 的 原 因。 蛛丝 蜘
可 以挂住 的最大 水柱是蜘 蛛丝体积 的 ５０ 倍 ， ０ ０ 这是一 个非常 大的采水 量。 那
仿生可控粘附纳米界面材料汇总
项目名称：仿生可控粘附纳米界面材料首席科学家：中国科学技术大学起止年限：2012.1至2016.8依托部门：中国科学院一、关键科学问题及研究内容总体思路：发挥材料、化学、生物多学科交叉的优势，选择具有重大需求和应用背景的关键科学问题进行研究，选择具有战略意义的仿生可控粘附纳米界面材料及其应用中存在的重要问题，从抗粘附材料、特异性生物识别与粘附材料、抗生物附着减阻材料、防覆冰材料等有关的具有全局战略性意义的新材料领域的重要问题重点突破，并形成基础研究和应用研究的有效衔接，做出一批面向国家重大需求、在国际上领先的科研成果。
本项目所要研究的关键科学问题：“仿生可控粘附纳米界面材料”是按照基础科学问题与应用技术结合的研究模式，利用表面微纳结构及粘附功能协同的仿生材料取得的研究成果，以结构仿生到功能仿生的研究思路，发展多种相关具有可调控粘附性质的仿生功能表面，以便迅速建立起在国际上具有领先地位的高级功能材料研发体系。
在此基础上制备出对国民经济有重要影响的、具有自主知识产权的新材料。
拟解决的关键科学问题包括：（1）自然界多尺度微观结构与表面粘附性能的关系；（2）功能分子与多尺度结构间界面协同作用的调控原理；（3）仿生可控粘附纳米界面材料体系的设计、构筑和组装原理；（4）可控粘附及选择性粘附材料的制备规律；（5）仿生可控粘附纳米界面材料体系测试与表征的新技术和新方法。
围绕上述科学问题的主要研究内容：基于影响材料粘附性能的基本要素，仿生可控粘附纳米材料体系将从抗粘附、高效粘附以及选择性粘附三个角度出发，重点研究材料的表面多尺度结构效应、材料化学组成调控规律、特异性识别和智能调控等内容：（1）自然界中特殊粘附原理：通过模仿具有特殊功能生物体的结构，利用纳米技术、分子生物学、界面化学、物理模型等综合方法，揭示生物体结构与其特殊功能之间的内在本质，掌握生命体系中识别组装、粘附/脱附、智能调控和多尺度复合结构的关系，从理论和实验源头创新，建立和发展自组装中所涉及的新方法新概念，发现细胞层次上物质科学中的特异识别和可控粘附的新现象和新效应，发挥材料、物理、化学、生物多学科交叉的优势，揭示可控粘附的本质与规律；（2）多尺度微纳结构构建与表面粘附性能调控：发展多尺度表面微观结构构建方法、探讨材料多尺度微结构对粘附性能的调控机理。